بخشی از مقاله
چکیده:
حرکت ماهی درون جریان آب اثراتی نظیر توزیع فشار در قسمتهای مختلف بدن ماهی را سبب میشود و چشم قسمتی از بدن میباشد که از حساسیت بیشتری برخوردار است. در این مطالعه به بررسی توزیع ضریب فشار روی بدن ماهی پرداخته شده است. هدف، بررسی موقعیت قرار گرفتن چشم است که فشار کمتری در آن ناحیه اعمال میشود، میباشد.
ابتدا با در نظر گرفتن فرضیات ساده شونده هندسهی مسئله به کمک نرمافزار گمبیت مدل شده و شبکهبندی آن با استفاده از شبکههای سازمانیافته انجام شده است و به کمک دینامیک سیالات محاسباتی، ماهی شبیهسازیشده و الگوی جریان و ضریب فشار به دست آمده است و به دلیل نداشتن دادههای تجربی برای نشان دادن صحت شبیهسازی از روش همگرایی شبکه استفاده شده است.
نتایج نشان داد که در محدودهای از قسمت جلوی بدن ماهی ضریب فشار کم و حتی نزدیک به صفر است و فشار در محدودهی چشم ماهی صرفنظر از اینکه جسم با چه سرعتی از میان سیال حرکت کند با فشار محیط یکسان است تا هنگام شنا کردن در بینایی ماهی اختلال ایجاد نشود و در واقعیت نیز این نقطهای معقول میباشد.
-1 مقدمه
ازآنجاکه تمام پدیدههای جهان از قوانین پیچیده طبیعت پیروی میکنند بشر نیز بهتدریج به برخی از این قوانین دستیافته و از آن برای پیشرفت درفنّاوریهایی که اکثر قریب به اتفاقشان نیز الهام گرفته از همین پدیدههای طبیعی هستند، استفاده کرده است. چنانچه به حرکت ماهی درون آب دقت شود به شگفتیهای زیادی پی برده میشود یکی از آنها مکان قرارگیری چشم ماهی میباشد که به نحوی خالق یکتا آن را در بدن ماهی قرار داده است که هنگام شنا کردن اختلالی در بینایی آن ایجاد نشود.
با توجه به شکل1 ضریب فشار روی چشم ماهی صفراست و این دلیلی است بر این امر که ماهی میتواند با هر سرعتی، بدون ایجاد اختلال در بینایی خود، شنا کند. همچنین آبشش ماهی نزدیک به شانه آیرودینامیکی1 قرار گرفته است بهطوریکه فشار مکش در آنجا به ماهی کمک میکند تا راحتتر تنفس کند.[1] البته با توجه به گوناگونی اشکال ماهیخصوصاً سر ماهی، مشاهده میشود که موقعیت قرار گرفتن چشم در آنها متفاوت میباشد[2] که میتواند متأثر از دلایل زیادی باشد که در این مطالعه یکی از این دلایل که توزیع ضریب فشار است موردبررسی قرار گرفته است.
با مروری بر مطالعات گذشته در این زمینه مشاهده میشود که در اغلب پژوهشها محققین تلاش و توجه خود را معطوف به شناخت هر چه بیشتر روی حرکت ماهی درون آب کردهاند. آدکینز و همکارانش - 2006 - 2 حرکت ماهی به سمت جلو را ناشی از حرکت نوسانی دم و بدن ماهی در نظر گرفتهاند کهبعضاً با شبیهسازی ماهی با این دیدگاه از جنبههای مختلف توانستهاند در زمینههای تجهیزات زیردریایی برای افزایش راندمان نیروی پیش برنده1 به سمت جلو استفادههایی داشته باشند، اگرچه اهمیت این موضوع برای مطالعات در زمینهی علوم زیستشناسی نیز میتواند مفید واقع شود.[1]
محمدشاهی و همکارانش - 2008 - با طراحی و تحلیل هیدرودینامیکی روی ماهی، یک رباط ماهی شکل ساختند، این رباط در آزمایشگاه با دینامیک پیچیده ساخته شد که برای ساخت این رباط بهگونهای که شبیه به ماهی شنا کند نیاز به شناختی کامل از هیدرودینامیک و تحلیل ساختار حرکت ماهی بود، لذا از شبیهسازی و همچنین از حدس و خطاهای زیاد جهت این کار بهره گرفتند.[4]
هدف این مطالعه این است که با استفاده از شبیهسازی ومتعاقباً دادههایی که در اختیار قرار میدهد، بتوان ارتباطی بین توزیع ضریب فشار و موقعیت قرار گرفتن چشم ماهی برقرار کرد و طبق فرضیهی پارادوکس دالامبر نیروی پسای آیرودینامیکی2 روی هر جسم غیر بالارونده با هر شکلی وقتی تقریب جریان غیر چرخشی بهکاربرده میشود برابر با صفر پیشبینی میشود[1]که برای حرکت ماهی در جریان آب نیز تقریباً این حالت اتفاق میافتد.
